1.一种锰掺杂磁性炭,其特征在于,其主要组分为活性炭、MnFe2O4、Fe2O3和MnCO3,其中MnFe2O4、Fe2O3和MnCO3均匀附着在活性炭表面及孔径内。
2.如权利要求1所述的锰掺杂磁性炭,其特征在于,锰掺杂磁性炭的元素分析表明,C、O、Fe和Mn的原子百分率分别为79~80%、18~19%、1~2%和0.5~1%。优选的,锰掺杂磁性炭的元素分析表明,C、O、Fe和Mn的原子百分率分别为79.44%、18.51%、1.4%和0.65%。
3.如权利要求1所述的锰掺杂磁性炭,其特征在于,所述的锰掺杂磁性炭,其特征在于,X射线衍射图谱显示,在29.68°、34.91°、52.71°和56.12°处出现特征峰,与MnFe2O4相对应;
在29.96°、32.80°、60.895°和67.72°出现的特征峰与Fe2O3对应;在24.27°、31.38°和51.68°处有特征峰出现,说明该材料中含有微量MnCO3;在2θ=24~28°时,有峰出现,代表材料含活性炭。
4.如权利要求1所述的锰掺杂磁性炭,其特征在于,所述锰掺杂磁性炭,将锰盐与铁盐在碱性条件下油浴加热进行冷凝回流反应,经干燥后获得。
5.如权利要求1~4任一项所述的锰掺杂磁性炭的制备方法,其特征在于,采用以下技术方案制备锰掺杂磁性炭:锰离子与铁离子在碱性条件下,在冷凝回流反应器中进行油浴加热,迅速反应生成MnFe2O4;溶液中剩余的铁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铁,在加热条件下失水形成Fe2O3;溶液中剩余锰离子在碱性条件下,与空气中CO2反应,生成微量MnCO3。持续加热,待反应完全后MnFe2O4、Fe2O3和微量MnCO3均匀附着在活性炭表面及孔径内,经干燥后得到所述锰掺杂磁性炭。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述锰离子与铁离子以锰盐与铁盐为原料。所述锰盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰或磷酸锰中的一种或几种;所述铁盐为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或醋酸铁中的一种或几种。
所述碱性条件用pH=10~12的NaOH溶液调节得到。
所述油浴加热,反应温度为100~130℃、反应时间为2~4h。
7.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,锰、铁、炭的摩尔比为1:2:50~150。锰盐浓度为3.75~37.5g/L;铁盐浓度为10.5~102g/L;活性炭浓度为45~450g/L;NaOH溶液的浓度为20~129g/L。
所述干燥为,干燥温度60~85℃、干燥时间为10~20h。
8.如权利要求5~7任一项所述的制备方法,其特征在于,锰掺杂磁性炭制备方法,具体如下:(1)以氯化锰、氯化铁和活性炭为原料,制备铁锰炭混合液;
(2)步骤(1)所得混合液油浴加热至沸腾后,迅速加入NaOH溶液,并搅拌混匀;
(3)在一定温度下保持沸腾反应,反应完全后倒入烧杯中冷却;
(4)将上述步骤得到的混合液在一定温度下烘干,得到锰掺杂磁性炭。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤(1)铁锰炭混合液的制备步骤如下:将1~3g MnCl2·4H2O和2.6~7.8g FeCl3·6H2O颗粒溶于100~200ml去离子水中,再加入12~36.4g活性炭,搅拌1~2h,使其充分混匀,获得铁锰炭混合液。此时,MnCl2溶液浓度为5~30g/L,FeCl3浓度为13~78g/L,活性炭浓度为60~364g/L。
步骤(2)所述油浴方法如下:
混合溶液在反应器中进行,反应器连接冷凝回流管;溶液沸腾后迅速加入NaOH溶液并搅拌混匀。
步骤(2)NaOH溶液,其配置方法如下:
将1.3~6.45g NaOH颗粒溶解在50ml去离子水中,获得pH=10~12的碱液,NaOH浓度为
34.4~129g/L。
步骤(3)所述保持沸腾反应时间为1~2h。
步骤(4)干燥温度为60~85℃、干燥时间为10~20h。
10.权利要求1~4任一项所述的锰掺杂磁性炭的用途,或者权利要求5~9任一项所述的方法制备的锰掺杂磁性炭的用途;利用锰掺杂磁性炭促进暗发酵制氢性能。